Z-Wave

Z-Wave est une technologie propriétaire (à la différence de ZigBee, basée sur IEEE 802.15.4), mais néanmoins ouverte, destinée particulièrement aux applications domotiques (maintenant l'internet des objets, la santé...), pour les mêmes raisons que le ZigBee, c'est-à-dire avoir un mode de communication sans fil adapté sans la lourdeur et la consommation du WiFi par exemple. Elle a été développée initialement par l’entreprise danoise Zensys, rachetée par l’entreprise américaine Sigma Designs en 2008.

Une alliance s'est constituée, la Z-Wave Alliance, forte en 2012 de 160 membres. Le site Z-Wave.com assure la promotion de la technologie, pour les amoureux des présentations marketing: 700 produits, 12 millions d'unités...

Les caractéristiques essentielles de Z-Wave sont:

• Communication RF basse consommation, supportant les réseaux maillés, même sans noeud de coordination
• Opère dans une bande de fréquence juste sous 1 GHz, ce qui évite les interférences avec le WiFi, Bluetooth...
• Débits jusqu'à 100 kbit/s, chiffrage AES125, IPv6, multicanal.
• Couches MAC et PHY décrites dans la recommandation ITU-T G.9959

Z-Wave utilise des bandes de fréquences juste sous les 1 GHz, mais pas les mêmes suivant les pays:

• 868.10 MHz : Malaysie
• 868.42 MHz : Europe, limité à 1% du temps, Singapour
• 869.00 MHz : Russie
• 908.42 MHz : United States
• 919.82 MHz : Hong Kong
• 921.42 MHz : Australie, Nouvelle-Zélande, Brésil
• 951-956 Mhz : Japon

Donc faites attention si vous achetez du matériel à l'étranger... ça ne sera pas compatible.

On trouvera les détails des couches basses dans la recommandation ITU-T G.9959. Les dispositifs Z-Wave peuvent être mis en mode basse consommation et être actif 0.1% du temps. Le débit de base est de 9.6 kbit/s, augmentable à 40 kbit/s. Certaines puces permettent 100 kbit/s.

Z-Wave utilise un réseau maillé (mesh network) et peut démarrer avec une paire commande + dispositif controlé. On peut ajouter des dispositifs à n'importe quel moment, que ce soit des télécommandes, des lampes ou une application PC pour gérer l'ensemble, mais en suivant un processus particulier, l'inclusion.

L'inclusion d'un nouveau dispositif dans un réseau Z-Wave est faite en pressant une séquence de boutons, qui est réalisée une seule fois: ensuite il fait partie du réseau. En revanche, pour retirer un dispositif, il faut également suivre une séquence de bouton, il ne suffit pas de le débrancher et de l'enlever.

Ce processus d'inclusion est particulièment important à suivre pour éviter d'avoir des problèmes avec le réseau de son voisin!

De plus comme le réseau est optimisé pour que le signal suive un certain chemin pour atteindre le but (rebonds de modules en modules) il est également très recommandé en cas de simple déplacement géographie d’un module restant dans le même réseau de le supprimer du réseau pour l’inclure à nouveau.

Chaque module étant par construction émetteur et récepteur, ils peuvent envoyer ou communiquer à la demande des informations les concernant: état des batteries, statut de fonctionnement (ex: allumé ou éteint)… Cela permet à tout instant à un contrôleur de connaître précisément l’état de chaque module et d’ordonnancer les actions à mener en conséquence.

Dans un réseau Z-Wave classique on trouvera des composants reliés au courant 230V et d’autres alimentés par piles. Même si les éléments sur piles peuvent assurer le relais du signal il est préférable pour des raisons de consommations des batteries de laisser cette tâche à des éléments branchés sur le secteur. En effet un élément qui doit assurer le transfert du signal doit toujours être à l’écoute des signaux éventuels à relayer.

Un réseau Z-Wave peut comporter 232 composants. Pour aller plus loin, on créera deux réseaux qu'on reliera avec une passerelle.

Pour s'y retrouver et ne pas confondre avec le voisin, un réseau possède un Network ID (identifiant réseau), codé sur 4 octets (32 bits). Le Network ID est distribué par le contrôleur primaire, celui qui sert à faire la toute première connexion. Le voisin n'aura pas le même identifiant, et donc les appareils du voisin ne pourront pas communiquer avec les votres.

Ensuite, chaque appareil possède un Node ID (identifiant de noeud), codé sur 1 octet (8 bits, d'où vient la limite des 232 composants -oui, il en manque un peu-), qui est assigné lors de l'inclusion. Deux appareils ne peuvent pas avoir le même Node ID. Si un message doit aller du noeud A au noeud C, il est possible de passer par le noeud B si jamais A et B ne sont pas à portée. Une table de routage est maintenue, avec des routes préférées, avec cependant un maximum de 4 noeuds répéteurs. Ceci dit, tous les appareils ne pourront pas participer au routage: les appareils sur batterie, les télécommandes déplaçables ne pourront pas servir de répéteurs. Pour avoir un réseau plus robuste, les dernières versions de Z-Wave proposent un mécanisme de découverte de réseau pour pouvoir absorber des modifications de réseau (lien coupé à cause d'un déplacement ou d'une panne par exemple).

Un contrôleur essaiera en premier la transmission directe. Puis il utilisera la table pour trouver le meilleur chemin. Après avoir essayé sans succès (pas d'acquittement) 3 chemins différents, le contrôleur reportera un problème.

L'alliance Z-Wave tient une liste des produits utilisant leur technologie.

Sigma designs vendait des modules pour la norme Z-Wave (ZM3102, ZM4101 et ZM4102).

• Z-Wave alliance: plutôt les aspects alliance
• Z-Wave.com: plutôt les aspects produits, promotionel...